高精度VLBI技术及其在深空探测中的应用研究

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1、ByMingChenADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofAstrometryandCelestialMechanicsShanghaiAstronomicalObservatory,ChineseAcademyofSciencesNovember,2012目录目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯插图一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表格一览表⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．ABSTRACT．⋯．．⋯⋯．⋯．．．．⋯．．．．．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．⋯．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．1．1高精度VLBI测量技术国外发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．2我国的深空探测及VLBI航天器测量技术现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51．3论文研究内容与研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61．4论文结构⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72航天器跟踪窄带VLBI技术基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯92．1窄带VLBI原理⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102

3、．1．1发射站与接收站间无相对运动情形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．1．2发射点与接收点相对运动情形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．L3几何时延的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．142．1．4参考站与辅助站信号传输时间计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．142．2由辅助站信号导出参考站信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．152．2．1连续时间平移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯162．2．2视频信号的连续平移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．162．2．3移位与小数位校正⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．172．2．4相干性损失与九十度相位跳动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．202．2．5非本地信号频率处的条纹旋转⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯．．202．2．6信号识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．222．3残余相位的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．232．3．1残余相位在时域内的计算⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．23．。～ux．n～n●．X．V．．1．高精度VLBI技术及其在深空探测中的应用研究2，3．2残余相位在频域内的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯232．3．3通过傅立叶变换去除噪声⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯242．3．4窄带VLBI数据处理一般过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯242．3．5发射频率估计误差引起的相位残余⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．252．3．6分散频谱信号发射频率确定⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．．262．4预

5、报轨道误差引起的残余相位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．262．4．1积分时间的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．262。4。2预报轨道误差条件下的残余相位⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯，．272．4．3由多点频信号相位导出残余时延⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．282．4．4频域内残余相位的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．292，4．5超单参数周期时段残余相位及其变化率估计⋯⋯⋯⋯．．312．5相位误差源⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．362．6小结．．．⋯⋯．．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．373航天器多频点同波束VLBI测量技术⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．383．1多频点同波束差分相位

6、时延解算，⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．383．1．1解算原理分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．383．1．2月亮女神探测器的同波束VLBI观测与解算⋯⋯⋯⋯⋯413．L3计算精度分析与评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．433．1．4改进算法及效果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．．473．1．5电离层扰动估值用于补偿差分相位时延⋯⋯⋯．⋯⋯．．483．2同波束VLBI差分相位时延闭合计算与分析⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．493．2．1相位时延闭合计算原理及算例分析⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．．513．2．2差分相位时延闭合计算原理及算例分析⋯⋯⋯．⋯⋯．．533．3同波束VLBI测量中的误差分析⋯

7、⋯⋯⋯⋯，⋯⋯，⋯⋯，．553．3．1随机误差⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．55ji目录3．3．2系统误差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．563．4小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．584基于同波束VLBI观测的月球车定位技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．594．1月球车相对定位研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯594．2偏倚差分相时延与差分群时延⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．614．2．1偏倚差分相时延计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6l4．2．2偏倚差分相时延与差分群时延计算实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯634．2．3改正偏倚差分相时延系统偏差分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．674．3月

8、球车与着陆器频点设计原则与实例⋯⋯⋯⋯